Международная группа ученых смогла воссоздать в лабораторных условиях часть биохимического процесса, с помощью которого ядовитые растения производят сложные вещества с высоким медицинским потенциалом. В качестве «живой фабрики» для синтеза исследователи из Мичиганского университета и Чешской академии наук использовали растения табака.
В центре внимания оказались борец (аконит) и живокость (дельфиниум). Эти растения содержат дитерпеноидные алкалоиды – соединения, которые в малых дозах способны вызывать поражение нервной системы и паралич. Вместе с тем они могут стать основой для новых лекарств против боли, малярии и рака, а также применяться для борьбы с сельхозвредителями.
Сложность этих природных соединений долгое время оставалась непреодолимым препятствием для науки. Например, один из самых известных алкалоидов этой группы, аконитин, был выделен почти 200 лет назад, но химики до сих пор не научились синтезировать его в лаборатории.
Чтобы понять, как растениям удается производить такие молекулы, ученые проанализировали тысячи генов борца и живокости. Они искали те из них, которые активируются в определённых тканях и в нужный момент, выстраивая своего рода «сборочную линию» для синтеза алкалоидов.
Обнаружив подходящий набор генов, исследователи перенесли их в геном табака. Модифицированные растения смогли запустить искомый биохимический процесс и произвести атизиниум – один из дитерпеноидных алкалоидов. В синтезе участвовали шесть различных ферментов, которые последовательно формировали сложную структуру молекулы.
Успешный эксперимент позволил впервые расшифровать начальные этапы производства этих веществ. Это открывает возможность для дальнейшего изучения всего семейства дитерпеноидных алкалоидов. В перспективе технология позволит наладить устойчивое производство ценных соединений с помощью генетически изменённых организмов, например дрожжей, для разработки новых лекарственных препаратов.
